模塊化多電平變流器控制策略的研究.pdf

1、隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,尤其是近年來新型能源供給渠道和容量的持續(xù)增長,需要用到高壓大功率能量變換的場合日益增多,傳統(tǒng)電壓源型變流器漸顯不支。模塊化多電平變流器(ModularMultilevelConverter,MMC)憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能,為電力變換提供了新的選擇。本文針對模塊化多電平變流器工作過程中幾個(gè)主要環(huán)節(jié)的控制策略進(jìn)行了研究,主要包括對MMC調(diào)制方法的比較,對MMC子模塊相關(guān)控制策略的研究和對MMC內(nèi)部環(huán)流的抑制,其中子模

2、塊相關(guān)控制策略部分包括分析子模塊電容參數(shù)的選取原則,研究子模塊預(yù)充電控制策略,比較子模塊電容均壓控制策略和優(yōu)化子模塊開關(guān)頻率控制策略。
　　本文首先從MMC整體調(diào)制方法入手,研究了階梯波調(diào)制法和載波移相調(diào)制法,從輸出電壓和電流質(zhì)量、環(huán)流抑制效果、子模塊電容均壓控制、開關(guān)頻率等方面對兩者進(jìn)行了比較。
　　其次,推導(dǎo)了MMC子模塊電容參數(shù)的選取原則,對MMC子模塊的相關(guān)控制策略展開了研究,重點(diǎn)完成了以下3方面的工作:
　　

3、(1)分析了MMC子模塊預(yù)充電過程,給出了子模塊不控充電階段的一般規(guī)律,建立了MMC不控充電三相等效模型,在此基礎(chǔ)上提出了沖擊電流計(jì)算公式,所提出的沖擊電流計(jì)算公式與仿真結(jié)果較為接近,能夠有效應(yīng)用到限流電阻的選取中;同時(shí),提出了一種子模塊預(yù)充電控制策略,該策略能夠利用交流網(wǎng)側(cè)電壓直接將MMC子模塊充電至額定電壓附近,實(shí)現(xiàn)MMC的平穩(wěn)啟動;
　　(2)對比了兩種典型的MMC子模塊均壓控制方法:開關(guān)角輪換法和排序冗余法,在同一仿真平臺

4、上對這兩種方法進(jìn)行了對比,指出了兩者在現(xiàn)有條件下所適合應(yīng)用的不同場合;
　　(3)針對MMC子模塊開關(guān)頻率偏高的問題,提出了一種子模塊開關(guān)頻率優(yōu)化控制策略,根據(jù)子模塊電壓波動限制,給定了其優(yōu)化原則,該策略能夠在不影響輸出電壓質(zhì)量的前提下,有效降低開關(guān)頻率。
　　最后,在對調(diào)制策略和子模塊控制策略進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了MMC內(nèi)部環(huán)流產(chǎn)生的機(jī)理,設(shè)計(jì)了一種基于陷波器和比例諧振控制器的環(huán)流抑制器,并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)環(huán)流